Lorsque ma passion pour l’électronique s’invite dans le jardin, un nouveau défi est à relever : l’alimentation électrique. Le jardin est un super terrain de jeu pour un grand nombre de projets, mais ce n’est pas l’endroit où les prises électriques sont les plus abondantes ! Pire encore, au milieu du jardin, c’est un désert d’électricité…

Heureusement, notre Soleil nous offre une source d’énergie partout (ou presque) dans le jardin ! Il suffit d’utiliser un panneau photovoltaïque pour convertir l’énergie véhiculée par les rayons électromagnétiques en énergie électrique.

L’énergie solaire a ses défauts certes, mais ceux-ci ne sont pas forcément gênants, ou ils sont contournables. Je pense notamment à la nuit, ce petit détail qui fait que la production est nulle la moitié du temps. On peut remédier à ce problème en intégrant par exemple une batterie au projet, mais l’ingénierie devient tout de suite plus complexe : il faut gérer la charge et la décharge de la batterie pour obtenir une tension constante et permanente à la sortie.

Je vais vous présenter dans cet article deux installations de panneaux photovoltaïques que j’ai dans mon jardin pour alimenter divers projets.

La grande installation

Cette installation est composée de deux plaques de cellules photovoltaïques de 130×150 mm chacune montées sur un piquet.

L’installation est simple en soi : les panneaux sont connectés en parallèle pour obtenir une alimentation d’une tension de 5 V.

J’ai modélisé puis imprimé deux supports par panneau. Le modèle est disponible sur Printables. Le fichier modifiable FreeCAD est aussi utile. J’ai utilisé du PLA et jusqu’ici, les supports ont bien tenu malgré les pics de température.

Pour améliorer l’esthétique, je pourrais remplacer les câbles et connecteurs de plusieurs couleurs par un ensemble à couleur unique discrète.

Actuellement, cette installation est utilisée pour alimenter la fontaine que j’ai fabriquée pour mon chat. La surface des panneaux est suffisante pour pomper l’eau même lorsqu’il y a quelques nuages.

La petite installation

J’ai un petit panneau solaire de 110×69 mm que j’ai pu installer à l’extérieur grâce à l’impression 3D.

Ce design est très simple d’utilisation : il y a une prise USB A sur la face latérale du boîtier. La surface n’étant pas très grande, ce panneau ne peut supporter que de petites charges. Je l’ai utilisé un temps pour alimenter la pompe de la fontaine du chat, ce qui fonctionnait par temps ensoleillé.

Le modèle est une fois de plus disponible sur Printables, et la version modifiable l’est ici. Je recommande d’utiliser du PETG surtout pour le support vissé puisqu’un poids est appliqué dessus. Le Soleil vient à déformer le support s’il est en PLA, changeant son inclinaison (croyez-en mon expérience !).

Le modèle requiert un connecteur USB A et du joint silicone qui fait aussi office de colle, en plus des deux pièces imprimées en 3D.

Le boîtier n’est pas très compact, mais ce n’est pas un problème ! On pourrait intégrer de l’électronique dedans, voire une batterie, même s’il faut faire attention à la chaleur puisque le panneau est par principe exposé au Soleil.

Il suffit de souder les pôles entre eux (voir Wikipédia pour ceux du connecteur USB A), puis d’appliquer une ligne de silicone pour rendre le boîtier (plus ou moins) étanche et maintenir le panneau en place. Le surplus s’essuie bien avec un doigt mouillé.

Enfin, il faut visser le support sur une surface plate puis y glisser le boîtier du panneau photovoltaïque.

Le connecteur USB A, bien que peu adapté à un usage en extérieur, a bien résisté au fil du temps. Je n’ai pas eu de rouille ni de problème électrique lié à cette connexion.

Recommandations générales

Le positionnement

Un positionnement optimal permet de maximiser le rendement du panneau photovoltaïque. Pour cela, il y a deux paramètres à faire jouer : l’orientation et l’inclinaison.

L’orientation dépend de l’hémisphère : ici en France, il faut orienter les panneaux vers le sud (dans l’idéal, sinon il faut s’en rapprocher).

L’inclinaison varie plus localement. Par exemple, chez moi, l’inclinaison optimale est de 39°. L’Union européenne met à disposition un outil permettant de déterminer cet angle optimal en fonction de la localisation. Il suffit de choisir un point sur la carte et de cocher l’option Optimiser l’inclinaison. En cliquant sur Visualiser les résultats, l’angle obtenu est présenté à la ligne Angle d’inclinaison [°].

Pour chacun des modèles que je vous ai présentés dans cet article, le fichier 3D du logiciel FreeCAD contient une feuille de calcul avec l’angle d’inclinaison modifiable.

Qualité des panneaux photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques que j’ai présentés n’ont pas de marque particulière. Mon choix a probablement été déterminé par le prix !

Leur qualité est donc discutable, et plus particulièrement pour ce type de composant, c’est la couche de protection (une résine ?) qui se détériore en premier. La surface devient opaque après quelque temps passé dehors, ce qui en réduit le rendement. Heureusement, il est possible de les restaurer ! J’ai déjà effectué cette opération avec un kit de rénovation d’optiques de voitures, qui comprend plusieurs papiers abrasifs et de quoi vernir la surface d’une optique… ou d’un panneau photovoltaïque. Le résultat est sans appel :

Conclusion

J’apprécie les panneaux photovoltaïques pour leur simplicité d’intégration dans des projets. Ils permettent de donner vie à un circuit électronique (presque) n’importe où !